装配图
摘要
换热器是进行热交换操作的通用工艺设备，被广泛应用于各个工业部门。特别是在石油和化学工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。
本次的设计是一种卧式浮头式换热器，其适用于管束与程壳之间壁差大或壳程的介质容易结垢的地方，并且在各种工业领域中有着相对宽的应用。浮头式换热器主要由管箱，管板，壳体，折流板，传热管，拉杆，钩圈，定距管，浮头盖等组成。浮头换热器的端部被固定的情况下，另一端是浮管板。这样做的好处是热应力小，容易检查，清洗。
浮头式换热器壳程具有单壳和双壳二种，一般为单壳式冷凝器。管程数有二管程，四管程等，本设计采用单壳程，双管程。
为了适应这些新的形势，所以有必要对换热器的设计有一定的了解。文章首先是对换热器的知识进行了概述，对换热器的自身改进进行了讨论；其次主要是对换热器进行总体设计，确定设计类型、结构形式及流程，然后进行换热器的计算，包括初选结构、传热计算和压降计算，工艺计算所得的传热面积是下一步结构设计的前提；再次主要是对换热器进行结构设计与强度计算，结构设计的任务是根据工艺计算所决定的初步结构数据，进一步设计全部结构尺寸，选定材料并进行强度校核，最后绘成图纸。
关键词:浮头；换热器;浮动管板；传热计算；强度校核
目录
前言1
第一章换热器传热工艺计算3
1.1原始数据3
1.2定性温度及确定其物性参数3
1.2.1管程3
1.2.2壳程3
1.3传热量与水蒸汽流量计算4
1.4有效平均温度4
1.5管程换热系数计算4
1.6管程结构初步设计5
1.7壳程换热系数计算6
1.8总传热系数计算6
1.9管壁温度计算7
1.10管程压力降计算7
第二章强度计算8
2.1换热管材料及规格的选择和根数确定8
2.2确定筒体内径8
2.3确定筒体壁厚9
2.3.1筒体液压试验9
2.4管箱封头厚度计算10
2.5浮头侧封头厚度计算10
2.6设备法兰的选择11
2.6.1容器法兰的选择12
2.6.2接管法兰的选择12
2.7管板的设计13
2.8钩圈式浮头17
2.8.1管程压力作用下浮头盖得计算17
2.8.2壳程压力作用下浮头盖得计算18
2.8.4管程压力作用下浮头法兰的计算19
2.9浮动管板22
2.10钩圈的选择23
2.11折流板的选择23
2.12拉杆和定距管的确定23
2.13管箱短节壁厚的计算24
第三章校核计算24
3.1水压试验24
3.2接管及开孔补强25
3.3择及应力校核26
3.3.1支座的选择26
3.3.2鞍座的应力校核27
结束语31
参考文献32
致谢33
热设备是化工，炼油，动力，食品，轻工，原子能，制药，机械，及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%-20%；在炼油厂中，约占总投资的35%-40%。
在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量又温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺过程规定的指标，以满足工艺过程上的需要。此外，换热设备也是回收余热，废热特别是低位热能的有效装置。
新型浮头式换热器浮头端结构，它包括圆筒、外头盖侧法兰、浮头管板、钩圈、浮头盖、外头盖及丝孔、钢圈等组成，其特征是:在外头盖侧法兰内侧面设凹型或梯型密封面，并在靠近密封面外侧钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布，浮头处取消钩圈及相关零部件，浮头管板密封槽为原凹型槽并另在同一端面开一个以该管板中心为圆心，半径稍大于管束外径的梯型凹槽，且管板分程凹槽只与梯型凹槽相连通，而不与凹型槽相连通。
新型浮头式换热器在凹型和梯型凹槽之间钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布，设浮头法兰为凸型和梯型凸台双密封，分程隔板与梯型凸台相通并位于同一端面的宽面法兰，且凸型和梯型凸台及分程隔板分别与浮头管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽相对应匹配，该浮头法兰与无折边球面封头组配焊接为浮头盖，其法兰螺孔与浮头管板的丝孔或螺杆相组配，用螺栓或螺帽紧固压紧浮头管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽及其垫片，该结构必要时可适当加大浮头管板的厚度和直径及圆筒的内径，同时相应变更加大相关零部件的尺寸;另配置一无外力辅助钢圈，其圈体内径大于浮头管板外径，钢圈一端设法兰与外头盖侧法兰内侧面凹型或梯型密封面连接并密封，另一端设法兰或其他结构与浮头管板原凹型槽及其垫片或外圆密封。
随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，中国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求:
(1)合理地实现所规定的工艺条件;
(2)结构安全可靠;
(3)便于制造、安装、操作和维修;
(4)经济上合理。
浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动，壳体和管束对膨胀是自由的，故当两张介质的温差较大时，管束和壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束能容易的插入或抽出壳体。(也可设计成不可拆的)。这样为检修、清洗提供了方便。但该换热器结构较复杂，而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。因此在安装时要特别注意其密封。
浮头换热器的浮头部分结构，按不同的要求可设计成各种形式，除必须考虑管束能在设备内自由移动外，还必须考虑到浮头部分的检修、安装和清洗的方便。
在设计时必须考虑浮头管板的外径Do。该外径应小于壳体内径Di，一般推荐浮头管板与壳体内壁的间隙b1=3~5mm。这样，当浮头出的钩圈拆除后，即可将管束从壳体内抽出。以便于进行检修、清洗。浮头盖在管束装入后才能进行装配，所以在设计中应考虑保证浮头盖在装配时的必要空间。
钩圈对保证浮头端的密封、防止介质间的串漏起着重要作用。随着浮头式换热器的设计、制造技术的发展，以及长期以来使用经验的积累，钩圈的结构形式也得到了不段的改进和完善。
钩圈一般都为对开式结构，要求密封可靠，结构简单、紧凑、便于制造和拆装方便。浮头式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长期使用过程中积累了丰富的经验，不断促进了自身的发展。故迄今为止在各种换热器中仍占主导地位。
浮动管板
浮头盖
浮头管箱
拉杆1
拉杆2
折流板
分程垫片
固定管板
前管箱
钩圈
图纸汇总
